船舶废气清洗系统常见缺陷案例分析

船舶燃油中含有硫元素，其燃烧后转化为船舶废气中的硫氧化物，硫氧化物可能对建筑、土壤、水体及人体等产生危害。为降低硫氧化物对环境的危害，国际海事组织（IMO）规定自2015年1月1日起，在排放控制区内船舶使用燃油的硫含量质量百分比不得超过0.10%，自2020年1月1日起在全球范围内船舶使用燃油的硫含量质量百分比不得超过0.50%。为了应对IMO“限硫令”，船舶可采取三种方案来满足相关要求：一是直接使用低硫燃油作为燃料，在炼油过程中除去燃油中的硫可得到低硫燃油；二是继续使用高硫燃油作为燃料，同时加装船舶废气清洗系统（ExhaustGasCleaningSystem，EGCS），通过EGCS对燃油燃烧后的废气进行洗涤，达到除去废气中硫氧化物的目的；三是使用液化天然气、电等清洁能源，实现硫氧化物零排放。据统计，截至2021年11月，全球共有约4347艘国际航行船舶已安装EGCS，以总吨计约占全球运力的23.9%。[1]随着安装EGCS的船舶不断增多，港口国监督（PSC）检查官对EGCS的检查频次也逐步增加。自IMO实施全球“限硫令”以来，以洋山港海事局为例，2020—2023年在PSC检查中开展EGCS检查的数量分别为21艘次、27艘次、42艘次和121艘次。本文梳理了PSC检查中EGCS的检查项目和常见缺陷，并分析相关典型案例，以期为海事管理机构、船舶检验机构、航运公司和船员提供参考。一、船舶EGCS工作原理及分类（一）常见的船舶EGCS工作原理EGCS系指使用液体清洗介质减少燃油燃烧装置废气中硫氧化物污染物的整套系统，包括一个或多个EGC（ExhaustGasCleaning）单元、辅助系统、仪表、控制与监测报警系统等。EGCS按工作模式可分为开式、闭式、混合式几种类型，混合式EGCS既可在开式模式下运行，也可在闭式模式下运行。几个EGC单元可利用一个共用的排气系统和排气监测系统，也可利用一套共用的洗涤水、供水、水处理和/或舷外系统、排放水监测装置[2]。图1船舶EGCS原理EGCS运行原理是利用海水（弱碱性）或加有碱液的洗涤水与主机、发电柴油机、锅炉等燃油燃烧装置所产生的废气在脱硫塔内对冲反应，中和脱硫，降低废气中硫氧化物的含量，其基本原理如图1所示[3]。（二）船舶EGCS分类根据洗涤模式的不同，船舶EGCS可分为开式、闭式和混合式系统。1.开式EGCS如图2所示，开式EGCS系指直接采用海水对废气进行清洗脱硫，完成脱硫后的洗涤水经专门的水处理装置进行处理，各项指标达到排放标准后直接排出舷外的系统。图2开式EGCS2.闭式EGCS如图3所示，闭式EGCS系指采用添加了脱硫剂的水溶液对废气进行清洗脱硫，完成脱硫后的洗涤水经脱硫剂补充、补水、冷却等处理过程后，循环进行废气清洗的系统。图3闭式EGCS3.混合式EGCS如图4所示，混合式EGCS系指将开式和闭式EGCS组合起来的系统，在不同海域航行时可根据需要选择运行开式或闭式系统，比如在公海航行时可选择开式系统运行，而在洗涤水排放限制区域航行或者停泊时，可选择闭式系统运行。图4混合式EGCS二、检查项目、常见缺陷及案例分析（一）证书和文书缺陷1.检查项目海事管理机构对与船舶EGCS相关的船舶证书、文书进行检查，相关证书包括国际防止船舶大气污染证书、EGCS的产品证书、型式认可证书、硫氧化物排放符合证书等，相关文书包括硫氧化物排放符合计划、EGCS技术手册、船上监测手册、EGCS记录簿、燃油供应凭证等。EGCS在试验、检验发证、排放符合性验证方面可采用不同的方案，IMO将其分为方案A和方案B。方案A系指通过性能试验验证EGCS在使用中可达到预期的性能，营运中通过运行参数连续监测以及定期排放核查证明其持续排放符合性的检验方法，通常通过台架试验和参数检查来证明EGCS排放符合性。方案B系指通过安装经认可的废气排放监测装置连续监测和显示EGCS运行时的排放比值，并定期进行参数检查以证明其持续排放符合性的检验方法，即通过对废气中硫氧化物排放进行连续监测来证明EGCS排放符合性。无论是方案A还是方案B，都需要安装EGCS并进行初次检验，检验合格后完成船舶国际防止空气污染证书（IAPP）的签署。方案A需要进行SECC（硫氧化物排放符合证书）的发证检验，方案B需要核查废气排放监测系统的认可证书的检验。MEPC.340（77）号决议通过的《2021年废气清洗系统指南》中不同方案所需的文件见表1。值得注意的是，由于EGCS生产厂家的工厂内很难有匹配的燃油燃烧装置，故相应台架试验内容通常在船厂的系列船首制船上进行。由于方案A类似产品的型式认可试验，需测试出主要工作参数的边界条件，要求严格，所以大部分EGCS选择采用方案B。[4]2.常见缺陷此类缺陷主要有EGCS未在国际防止船舶大气污染证书中标注或与标注设备不符、采用方案A的船舶EGCS无型式认可证书、船上未持有硫氧化物排放符合计划、船上持有的硫氧化物排放符合计划未经主管机关认可、船上持有的硫氧化物排放符合计划内容不符合要求、船上EGCS技术手册内容不符合要求、EGCS记录簿显示洗涤水排放超过规定值等。3.案例分析2023年2月，PSC检查官查看某外轮的EGCS记录簿（见表2），该页记录了2023年1月30日0800时、1月30日1700时、1月31日0800时的EGCS相关运行参数，发现其记录的排放洗涤水的pH值分别为5.96、5.34、4.95，相应的洗涤水进口pH值分别为8.35、8.38、8.61，可以计算出进出口的pH差值分别为2.39、3.04、3.66。而IMO要求排放的洗涤水的pH值应低于6.5，洗涤水进出口的差值应低于2，显然，该页记录的数值不符合要求。MEPC.340（77）号决议规定了EGCS的验证、测试、检验和发证要求，并规定了排放洗涤水入海的标准。值得注意的是，一些国家的港口已经实施了要求更严格的地方法规，限制甚至完全禁止在其管辖水域内通过开式EGCS排放洗涤水。我国也规定船舶不得在我国船舶大气污染物排放控制区内排放EGCS洗涤水。在排放控制水域中作业时，装有开式系统的船舶应切换使用符合要求的燃油，装有混合式系统的船舶应将系统切换到闭环模式或使用符合要求的燃油。当船舶在禁止开式系统洗涤水排放的港口时，建议安装开式或混合式EGCS系统的船舶分别建立适当的转换程序，以符合燃油使用或闭环模式的转换。开式系统的切换程序还应考虑在洗涤塔关闭前用合规燃油冲洗燃油系统所需的时间。转换也应在远离繁忙水道的适当位置进行，以确保航行安全。（二）系统和设备缺陷1.检查项目PSC检查官对船舶EGCS设备的现场检查主要是核实船舶硫氧化物的排放是否达到了IMO规定的排放控制要求。检查官主要对洗涤塔、自动控制系统、供水模块检查、换热模块、水处理系统、排气系统、废气监测系统、洗涤水监测系统开展检查。比如检查喷嘴内是否有杂物堵塞喷嘴，防止因喷嘴堵塞影响喷淋效果，导致性能降低；检查海水泵的机械密封、轴封是否存在泄漏，以免造成润滑性能变差，导致部件损坏；检查传感器外观及接液部位是否正常，是否有腐蚀及进水导致短路的情况。2.常见缺陷此类缺陷主要有：采用方案B的EGCS废气连续监测系统发生故障、船舶废气/废水连续监测数据未按规定保存18个月，进出口海水检测设备检测值不满足规定，海水泵损坏无法满足海水流量要求，使用高硫油的燃油燃烧装置未接入EGCS，发电机功率不满足船舶EGCS的要求，接入脱硫塔的主机马力计故障导致脱硫塔无法识别主机功率进而无法根据主机实时功率自动调节喷水量，等。下文以“接入脱硫塔的主机马力计故障导致脱硫塔无法识别主机功率进而无法根据主机实时功率自动调节喷水量”为案例展开分析。3.案例分析2022年7月，PSC检查官对某轮实施PSC检查，检查后签发了港口国监督检查报告，报告中共有7条缺陷，其中有一条缺陷涉及EGCS。检查发现，EGCS监控界面显示“ENGINEPOWEROVERLIMIT”报警，EGCS无法根据主机实时功率自动调节喷水量。但监控界面显示当前仅接入一台辅机，检查官要求船方启动主机，发现监控界面主机功率信号模块为灰色，进一步检查后确认位于轴遂内主轴为脱硫塔提供实时主机负荷的马力计故障。该缺陷描述为“14699Scrubbercannotadjustwaterpumpflowautomaticallyduetotheenginetorquemeterdefective—17”。EGCS主要用来减少废气中的SO₂含量而非CO₂含量，因此，经EGC单元后废气的SO₂和CO₂含量比值可反映系统从废气中去除SO₂的效果。EGCS内部的水雾喷淋设备连接给水泵，该泵可根据各设备的实时功率自动调整水泵给水流量，进而调整水雾喷淋强度。经对监控界面的检查，发现该轮实时硫碳比为7.2，符合《2021年废气清洗系统指南》中的排放标准。但考虑到目前主机并未满负荷运行，其他各发电机也未开启，在使用高硫燃油（HSFO）的情况下，无法确保海上航行期间一定能满足排放要求。因此要求该船暂时将EGCS洗涤水喷水量设定为最大值，且故障未修复前不得换用HSFO，缺陷需在开航前纠正。就该轮而言，由于主机马力计的故障，EGCS无法识别主机功率，不满足IMO对硫氧化物排放的相关要求，同时无法自动调节清洗水的水量，在主机满负荷工况下，存在无法满足等效排放要求的情况。船长认同PSC检查官开具的缺陷，在第一时间与公司联系，安排工程师上船维修，在开航前对马力计进行修复。缺陷整改完毕后，EGCS可以识别主机实时功率，自动调节功能生效。经PSC检查官复查合格后，该缺陷被关闭。（三）船员操作类缺陷1.检查项目公约和法规授权PSC检查官可对相关船员开展操作性检查，检查官可检查船员是否熟悉公约或技术规则中船舶EGCS操作和维护管理的相关要求，也可就公约和法规对洗涤水的排放要求、应急程序及公司SMS体系中关于EGCS的相关规定展开检查。2.常见缺陷此类缺陷主要有：责任船员对船上EGCS的工作原理和操作流程不熟悉、责任船员对船舶EGCS设备的功能测试不熟悉、责任船员对船舶EGCS应急操作和程序不熟悉、责任船员对相关公约法规要求不熟悉、责任船员对相关文书的记录不熟悉、无船舶EGCS操作人员的相应培训记录、EGCS故障导致的体系类故障。下文以“安全管理体系未能确保EGCS故障后有效实施ISM规则涉及的船上操作以及事故、不符合规定情况的报告和分析”为案例展开分析。3.案例分析2020年1月28日，PSC检查官在对某轮开展检查时发现，该轮EGCS于2020年1月1日发生故障，船员未将故障报告船旗国（巴拿马）。此外，该轮在2020年1月1日至6日EGCS故障期间船舶使用了不合规燃油，且未采取相关应急措施，在检查港也没采取足够的措施修复EGCS。该轮在接受PSC检查时被滞留。该轮被滞留源于两个关键问题：一是EGCS故障后没采取应急措施，船舶应在EGCS发生故障后使用合规燃油，除非船上无合规燃油或合规燃油数量不足；二是未制订后续维修计划，该轮应提前做好维修计划，在检查港修复EGCS。EGCS出现故障很正常，但出现故障后船舶应尽可能使用合规燃油，如合规燃油数量不足，出于航行和作业安全的目的使用不合规燃油是公约允许的，但应收集好客观证据，及时报告船旗国并在靠港前报告目的港当局。船旗国可以为船舶处置发生故障的EGCS提供支持和指导，如要求船舶采取临时措施，要求船级社进行临时检